Aerodinamica autovehiculelor

Pentru un autovehicul, fluxul de aer intern si cel extern sunt intr-o stransa legatura. Fluxul extern are o mare influenta asupra performantei si a manevrabilitatii acestuia, in timp ce fluxul intern ajuta la racirea motorului sau la ventilatia pasagerilor. In ambele cazuri fluxul este vascos, necompresibil, turbulent si tridimensional. Cu putin timp in urma simularea dinamica a fluidelor in autovehicule era de neatins, desi ecuatiile Navier-Stokes ce guvernau dinamica si fluxul fluidelor erau cunoscute. Aparitia computerelor a permis modelarea fizica a fenomenelor la un pret mult mai mic si intr-un mod mult mai rapid decat procedurile experimentale in tunelele aerodinamice. Stiinta ce incearca sa determine o solutie numerica la ecuatiile ce guverneaza dinamica si fluxul fluidelor se numeste CFD (Computational Fluid Dynamics). In ultimii ani a avut loc o crestere considerabila la nivelul cercetarii si a aplicarii a metodelor numerice in toate aspectele dinamicii fluidelor. In prezent, odata cu aparitia supercomputerelor, CFD este folosit ca o unealta pentru analiza design-ului in industrie si organizatiile de cercetare. Folosirea acestor metode numerice este recunoscuta la un nivel inalt impreuna cu experimentele si masuratorile aferente. Defapt, evolutia a condus catre aparitia „tratamentelor” teoretico-experimentale, astfel ca rezultatele obtinute in tunelele aerodinamice servesc la verificarea si calibrarea modelelor numerice. Simularile numerice permit investigatii amanuntite si studiiale situatiilor reale ce nu pot firealizate in tunele aerodinamice.

Simularea numerica a aerodinamici externe corespunde unui flux incompresibil si vascos si foloseste modele ce produc turbulente. Dificultatea problemei este cauzata de anumiti factori ca si: vortexuri puternice in flux, zone insemnate unde se produc separari ale straturilor si puternica prezenta a efectului suprafetei de rulare. Acest tip de simulare este foarte costisitoare deoarece procesarea dureaza foarte mult. Cele mai cunoscute metode pentru CFD sunt clasificate in aceste categorii: diferente finite, elemente finite, si volume finite. Dintre acestea, metoda elementelor finite (FEM) are avantajul de a folosii o „mesh”, un mesh nonstructural, ce este capabila sa reprezinte cele mai complexe geometrii. In comparatie cu alte metode, FEM permite obtinerea nivelului de acuratete dorit cu un numar substantial scazut de puncte pe mesh.

DESIGN-UL SI ANALIZA AERODINAMICA

O latura importanta a aerodinamicii autovehiculare este aceea ca nu se bazeaza pe matematica analitica; nu exista metode directe pentru a prezice sub ce forma se va prezenta fluxul in jurul unei forme de automobil date. Acest lucru este surprinzator in ciuda multiplelor metode analitice existente in aerodinamica aerospatiala. Problemele analitice apar din motivul fluxului ce inconjoara automobilul care este defapt tridimensional, aerul nu urmeaza conturul vehicolului peste tot, fiind aproape de fiecare data o zona slaba, de instabilitate.